The Effect of Support Unloading on the Shape of the Spine

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article presents the results of a study of posture after a 21-day dry immersion (DI), which is a ground-based model of the physiological effects of weightlessness. The study involved 8 men (M ± SD: 29.8 ± 3.8 years, 176.1 ± 3.8 cm, 75.6 ± 11.2 kg). The assessment of the shape of the spine in the sagittal plane was performed using the Video Analysis-3D Biosoft software and hardware package developed by specialists from Biosoft Scientific and Medical Company. The shape of the spine was recorded before the start of the experiment, on days 7–8 and on days 13–14 of immersion exposure. It was shown that under the influence of simulated microgravity, the angles of cervical lordosis and thoracic kyphosis increase by 3.8 and 4.7 degrees, respectively, on the 7th day of immersion. In the lumbar spine, the angle of lordosis varied in different directions: in 4 subjects, the angle of lumbar lordosis decreases by 2 degrees (becomes more pronounced), in 4 subjects, the angle increases by an average of 4 degrees. For one subject, the angle does not change. By the 14th day of immersion, the average angle of lumbar lordosis in the group increases by 3 degrees. A decrease in thoracic and lumbar scoliosis was observed in 3 subjects by the 7th day of immersion. This trend continued until the 14th day of DI.

About the authors

A. V. Voronov

Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences; Federal State Budgetary Institution “Federal Scientific Center of Physical Culture and Sports”

Email: voronov3057@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4358-3982
Doctor of Sciences in biology, Leading Researcher Moscow, Russian Federation; Moscow, Russian Federation

O. E. Kurbanova

Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences

Email: o.kurbanova01@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0007-2094-7794
Junior Researcher Moscow, Russian Federation

I. V. Rukavishnikov

Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences

Email: sapsan.box@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1003-9219
Ph.D. in medicine, Senior Researcher — Surgeon Moscow, Russian Federation

V. V. Kitov

Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences

Email: arctg@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2839-4817
Researcher Moscow, Russian Federation

A. V. Shpakov

Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences

Email: avshpakov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0073-2944
Doctor of Sciences in biology, Leading Researcher, Head of the Laboratory Moscow, Russian Federation

E. S. Tomilovskaya

Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences

Email: finegold@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9030-6876
Ph.D. in biology, Leading Researcher, Head of the laboratory, Head of the department Moscow, Russian Federation

References

  1. Kertsman E., Scheuring R.A., Barnes M.G. et al. Space adaptation back pain: A retrospective study // Aviat. Space Environ. Med. 2012. V. 83. № 1. P. 2.
  2. Sayson J.V., Lotz J., Parazynski S., Hargens A.R. Back pain in space and post-flight spine injury: Mechanisms and countermeasure development // Acta Astronaut. 2013. V. 86. P. 24.
  3. Козловская И.Б., Максимов Д.А., Воронков Ю.И. и др. Изменения поясничного отдела позвоночника и острая боль в спине при воздействии 3-суточной «сухой» иммерсии // Кремлевская медицина. Клинический вестник. 2015. № 2. C. 87.
  4. Рукавишников И.В., Амирова Л.Е., Кукоба Т.Б. и др. Влияние гравитационной разгрузки на тонус мышц спины // Физиология человека. 2017. T. 43. № 3. C. 64.
  5. Рукавишников И.В. Влияние гравитационной разгрузки на структурные и функциональные характеристики скелетно-мышечного аппарата спины. Автореф. дис. ... канд. мед. наук. М.: Ин-т мед.-биол. проблем, 2019. 24 с.
  6. Belavy D.L., Armbrecht G., Richardson C.A. et al. Muscle atrophy and changes in spinal morphology: Is the lumbar spine vulnerable after prolonged bed-rest? // Spine. 2011. V. 36. № 2. P. 137.
  7. Pool-Goudzwaard A.L., Belavy D.L., Hides J.A. et al. Low back pain in microgravity and bed rest studies // Aerosp. Med. Hum. Perform. 2015. V. 86. № 6. P. 541.
  8. Tomilovskaya E., Shigueva T., Sayenko D. et al. Dry immersion as a ground-based model of microgravity physiological effects // Front. Physiol. 2019. V. 10. P. 284.
  9. Томиловская Е.С., Шигуева Т.А., Рукавишников И.В., Козловская Н.Б. «Сухая» иммерсия — наземная модель физиологических эффектов невесомости / Новые подходы к изучению классических проблем // Материалы IX Всероссийской с международным участием конференции с элементами научной школы по физиологии мышц и мышечной деятельности, посвященной памяти Е.Е. Никольского. 15–19 мая, г. Пушкино, 2019 г. Воронеж: Издательско-полиграфический центр «Научная книга», 2019. С. 35.
  10. Козловская И.Б. Гравитационные механизмы в двигательной системе / Современный курс классической физиологии. Под ред. Наточина Ю.В., Ткачука В.А. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007. 113 с.
  11. Козловская И.Б. Гравитация и постурально-тоническая двигательная система // Авиакосм. и экол. мед. 2017. Т. 51. № 3. С. 5.
  12. Cao P., Kimura S., Macias B.R. et al. Exercise within lower body negative pressure partially counteracts lumbar spine deconditioning associated with 28-day bed rest // J. Appl. Physiol. 2005. T. 99. № 1. P. 39.
  13. Belavy D.L., Hides J.A., Wilson S.J. et al. Resistive simulated weightbearing exercise with whole body vibration reduces lumbar spine deconditioning in bed-rest // Spine. 2008. V. 33. № 5. P. E121.
  14. Johnston S.L., Campbell M.R., Scheuring R., Feiveson A.H. Risk of herniated nucleus pulposus among U.S. astronauts // Aviat. Space Environ. Med. 2010. V. 81. № 6. P. 566.
  15. Томиловская Е.С., Рукавишников И.В., Амирова Л.Е. и др. 21-суточная «сухая» иммерсия: особенности проведения и основные итоги // Авиакосм. и экол. мед. 2020. Т. 54. № 4. С. 5.
  16. Гамбурцев В.А. Гониометрия человеческого тела. М.: Медицина, 1973. 199 с.
  17. Воронов А.В., Абрамова Т.Ф., Малкин Р.В. Влияние относительной силы мышц задней поверхности бедра на форму позвоночника высококвалифицированных спортсменов на примере академической гребли // Вестник спортивной науки. 2015. № 4. С. 27.
  18. Иванова Е.М. Антропологические аспекты изучения осанки тела детей и взрослых. Автореф. дис. ... канд. биол. наук. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 2011. 25 с.
  19. Rukavishnikov I., Makovskaya L., Tomilovskaya E. Influence of 5-day dry immersion on characteristics of musculoskeletal system of the back // Microgravity Sci. Technol. 2025. V. 37. № 4. P. 35.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).